2.5.2 Классификация систем с позиции кцф

Придерживаясь данного выше определения оценим, на какие классы можно разделить технические, организационные и управленческо-хозяйственные системы, которые объединены по общим признакам наличия технических средств, систем передачи информации, операторов, ЛОР, ЛПР и объединяющих их организационных структур. Под организационной системой будем понимать группу людей, обладающих совокупностью средств, методов, ресурсов и ориентированных на достижение фиксированной цели в рамках созданной структуры. Под управленческо-хозяйственной системой будем понимать совокупность организационных и технических систем, призванную увеличивать (изменять) объём и состав общественных потребностей. Все указанные системы могут быть оценены характеристиками КЦФ, положенного в основу предлагаемой классификации (Л.4). Всю номенклатуру систем этого класса можно разделить на три типа: простые, сложные и большие системы.

А. Простые системы (simple system). Простой системой будем называть такую техническую систему, в которой, несмотря на любое количество элементов, отказ одного из элементов приводит к прекращению функционирования всей системы. В теории надёжности такой вид соединения принято называть основным. Вероятность безотказного функционирования будет иметь вид:

P_s = 31

где p_i - вероятность безотказной работы i-го элемента Отметим , что Q_f такой системы имеет всего два несовместных состояния: 1- в случае работоспособной системы и 0 при прекращении функционирования. Подобный класс систем представляет чисто теоретический интерес и к нему относятся простейшие сигнализаторы и бытовые приборы первых поколений.

Б. Сложные системы (complex system). К этому классу относится всё многообразие технических систем без учёта наличия в них при функционировании человеческого звена. Система становится сложной, как только она приобретает дополнительные свойства за счёт иерархической структуры, многоканальности и многофункциональности, наличия обратных связей, различного вида избыточности. При этом система приобретает возможность функционировать с уменьшенным КЦФ при накоплении нарушений.

Очевидно, что КЦФ этих систем будет принимать ряд дискретных значений от единицы до допустимого значения - Q_fa. Выбор допустимого значения зависит от требований заказчика, структуры системы, поставленной цели. Очевидно, что при требовании не допускать снижения КЦФ на любую сколь угодно малую величину, отличную от единицы, система теряет свойства сложности и переходит в разряд простых. На рис 27 проиллюстрировано влияние введения избыточности разного вида на КЦФ-Q_f.

Рис. 27 Зависимость эффективности Е, надёжности R, КЦФ - Q_f от сложности N.

Пусть для парирования воздействия среды в систему необходимо ввести ряд новых блоков, что повысит её эффективность, но уменьшит значение надёжности (кривые R и Е на рис 27). Значения КЦФ примут промежуточные значения между этими кривыми (кривая 1). Из теории надёжности известно, что введение резерва искажает кривую вероятности и увеличивает значительно характеристики вероятности, изменяя среднее время безотказной работы в значительно меньшей мере

. Поясним это примером.

Пример. Имеется простая система, имеющая вероятность безотказной работы в течение часа Р(1)= 0,9 и среднее время наработки на отказ Т_ср=10 часам. Определить те же характеристики в случае резервирования системы аналогичной системой методом общего постоянного резервирования. Пример проиллюстрирован на рисунке 28

Решение. В общем случае

, а T_ср =

Для экспоненциального закона

Р( t ) = е ^{- t} а Т_ср= 1/1

Известно , что при t 0,1 P (t )= 1 - t

Напомним формулы для постоянного резервирования с кратностью m Р( t ) = 1- (1-p(t))^m, а Т_ср.р = 3/2 Т_ср (для нашего примера)

P(t) = 1 – 0,1 = 0,9 Т_ср = 1/0,1 = 10 P_p(t) = 1 – (1 – 0,1)² = 0,99

Т_ср.р = 1,5Т_ср = 15

1

0,99

2

0,9

Рис. 28. Пример резервирования системы

Из примера видно, что при резервировании вероятность увеличилась на порядок, а среднее время как математическое ожидание только на приращение площади под кривой вероятности, что показано на рисунке заштрихованной областью.

Такая простая иллюстрация показывает возможности увеличения КЦФ за счет ведения различного рода избыточности (кривая 2 рис. 27 и 28). Искажение кривой надежности не только позволяет увеличить абсолютное значение КЦФ, но и расширить поле возможных инженерных решений при сохранении начального значения показателя КЦФ (заштрихованная область на рис. 27). Рассмотрим возможные виды введения резерва (избыточности ) в сложную систему:

А. Структурный. Вид резерва, когда компонент (элемент, устройство, система) замещается аналогичным, могущим работать по разным схемам соединения или режимам. Влияние структурного резерва сказывается только на времени нормального функционирования, не влияя на показатели КЦФ.

Б. Функциональный. Такой вид резерва, когда функциональное устройство замещает отказавшее, не будучи для этого специально предназначенным, например, две аналогичных по параметрам ЭВМ, одна из которых стоит в контуре управления системой, а вторая решает информационные задачи. Выход из строя первой приводит к не выполнению задачи, а замена её второй только снизит КЦФ системы.

В. Временной. Такой вид резерва, когда во временном графике функционирования допустимы перерывы, за которые функционирование системы может быть восстановлено в полном объёме. К таким системам относятся системы работающие сеансами: различного типа РЛС, системы космической связи, сети ЭВМ.

Г. Информационный. Такой вид резерва, когда за счёт специальных методов кодирования обеспечивается достоверность информации (кодовый) или за счёт исключения длинных, но менее важных алгоритмов ведётся многократный просчет коротких, но более значимых (алгоритмический).

Все указанные виды резерва могут присутствовать в системе одновременно. Кроме того, необходимо учитывать, что современные системы обладают способностью к перестройке и адаптации, что, естественно, способствует повышению живучести систем. При этом временная диаграмма отдельно взятой сложной системы будет иметь вид, приведенный на рис. 29. Для упрощения представления будем полагать, что восстановление в процессе функционирования отсутствует.

К_Qf-коэффициент значимости,

Q_fa- допустимое значение КЦФ,

T_s-случайное время до отказа простой системы,

Т_c-случайное время до отказа сложной системы.

1

K_Qf

Q_fa

T_S T_C T

Рис. 29 Диаграмма изменения КЦФ во времени.

Из рисунка 29 можно сделать ряд важных заключений:

1. Система может считаться сложной только при возможности задания допустимого значения КЦФ.

2. При использовании КЦФ, меньших единицы, необходимо оценивать коэффициент значимости К_qf , который определяет снижение КЦФ при деградации структуры или повышение КЦФ при восстановлении, перестройке или адаптации. В общем случае он оценивается условной вероятностью изменения КЦФ при условии отказа или добавления интересующего нас компонента. Варианты оценки коэффициента значимости при различных условиях функционирования даны в (Варжапетян). Сделаем необходимое для понимания материала этого раздела добавление: коэффициент значимости любого элемента простой системы всегда равен 1, а сумма коэффициентов значимости на любом уровне иерархии сложной системы также равна 1.

3. Время случайной работы до отказа сложной системы значительно больше, чем у простой системы. Вероятность безотказной работы сложной системы можно записать в виде:

P_c(t) = или P_с = P_s+ 32

де - приращение КЦФ за счет свойств сложной системы.

В. Большая система (large system). Это такая техническая , организационная или управленческо - хозяйственная система, в которой объединены сложная система и "человеческое звено" в виде оператора, диспетчера, ЛОР, ЛПР и т.д. При этом система приобретает дополнительные качества, так как, кроме оценки коэффициентов значимости, необходимо вводить характеристику, учитывающую психофизиологические реакции человека, обоснованность и своевременность его решений. Необходимо четко понимать, что к этому классу систем относятся системы АСНИ., САПР, АСУ и т.д. В общем виде выражение для вероятности может быть записано в виде:

P_l = P_c * P_h = P_c *p_ih (l - K_h) 33

где К_h - коэффициент значимости человека.

Следует четко понимать, что системы менеджмента качества, технологические системы и сама производимая продукция представляют собой сложные или большие системы.

Внутреннее и внешнее качество. В настоящем разделе необходимо ввести различие в определениях потребитель и заказчик. Стандарты ИСО 9000:2000 не делают различия в этих определениях, хотя они имеют совершенно разный смысл. Очевидно, что для систем, принадлежащих к классу сложных и больших систем методы и инструменты менеджмента должны отличаться от принятых в настоящее время. Поэтому следует разделить всю дея­тельность по менеджменту качества на две составляющих:

• качество потребителя, та главная составляющая, которая должна удовлетворять запросам и ожиданиям массового потреби­теля и для которой, в первую очередь, предназначены стандарты ИСО 9000:2000, назовём эту составляющую внешним качеством или on-line quality,

• качество изготовителя, та составляющая, которая преду­сматривает все особенности сложных систем и направлена на обес­печение требований заказчика, в том числе с учётом возможных из­менений КЦФ. Назовём эту составляющую проектируемым качест­вом или off-line quality.

Рассмотрим более подробно эти два вводимых понятия. Качест­во потребителя является определяющим в рыночных отношениях и именно поэтому оно поставлено во главу угла стандартов ИСО 9000:2000 в форме удовлетворения запросов и ожиданий потребите­ля. Оно выражается такими характеристиками как функциональ­ность, надёжность, цвет, дизайн, стоимость.

Качество изготовителя имеет дело с дефектами, отказами, неже­лательными внешними воздействиями (температурой, вибрацией, загрязнениями, радиоактивностью), силовыми воздействиями оппо­нирующих систем, деградацией структуры системы и т.д. Эти все особенности не учитываются потребителем, они ему просто не ин­тересны, зато они интересны заказчику определённой системы управления или класса подобных СУ. Поэтому эта инженерная деятельность по созданию сложных систем в англоязычной литературе называется инжинирингом или конкурентным инжинирингом. Тогда применение научных принципов к проектированию и разработке систем управления, производственных процессов их изготовления при соолюдении требований к КЦФ и оптимизации расходов назовём инжини­рингом качества. Это определение будет касаться в первую очередь взаимоотноше­ний изготовителя и заказчика. Вместе с тем необходимо подчеркнуть, что понятие инжиниринг качества вполне применимо и в слу­чае выпуска массовой продукции для потребителя на мировом рынке товаров и услуг. Просто качество потребителя рассматрива­ет весь рынок, а качество изготовителя предусматривает превосход­ство СУ в определённых сегментах рынка.

Естественно, что инжиниринг качества требует не только новых подходов к управлению, но и нового набора методов и средств (ин­струментария) и изменения самого производства. Рассмотрим это ниже несколько подробней.

2.5.3 КОНКУРЕНТНЫЙ ИНЖИНИРИНГ КАЧЕСТВА.

Необходимость учета влияния всех потерь привела к разработке, как новых методов экономических расчетов, так и новых методов обеспечения качества (Л.3). Одним из таких методов является конкурентный инжиниринг.

Традиционный способ производства строится по принципу последовательного потока событий, начиная от проектирования начальных концепций до поставки готовых изделий, причём следующий этап не начинается, пока не кончится предыдущий. Принятие решений при таком способе производства затруднено, так как на предыдущем этапе может быть принято нереалистичное или дорогое в реализации на последующих этапах (например, обслуживание при эксплуатации) решение, изменить которое достаточно сложно при переходе к следующему этапу. Наилучшим способом объединить процесс принятия решений на разных этапах, является совместное рассмотрение функций с учётом их взаимосвязи. Реализуемая в настоящее время многими организациями во всём мире модель конкурентного инжиниринга позволяет стартовать процессам производства практически одновременно и учитывать на каждом этапе их взаимозависимости. Блок- схема этой модели представлена на рис. 30. При наличии чётких связей между исполнителями разных этапов успех обеспечен.

Рис.30 Блок-схема модели конкурентного инжиниринга.

1. Проектирование системы 2. Проектирование подсистем 3. Проектирование компонентов

4.Концепция технологических процессов 5.Разработка технологических процессов 6.Разработка политики поставок 7.Разработка политики сервиса 8.Поставка .

Когда все функции связаны, процесс принятия решения становится более динамичным, а сами решения приводят к более практичным результатам.

Процессы проектирования всех видов продукции (ПО, ТО, сервиса) схожи между собой, чего нельзя сказать о процессах производства. Однако эти различия, тем не менее, позволяют начинать разработку процессов с небольшим сдвигом во времени, а в идеале одновременно. Естественно, что проблема тесной связи и общей информированности, становится определяющей. Этот метод, позволяющий создавать проект, может быть реализован только в составе многофункциональной команды. Основные задачи ориентации на создание проекта таковы:

• Ранний старт каждого этапа, стремление к тесной связи,

• Оптимизация принимаемых решений, оптимальное проектирование и снижение стоимости поставки,

• Снижение стоимости разработки на всех этапах.

В конечном итоге конкурентный инжиниринг направлен в первую очередь на удовлетворение запросов и ожиданий потребителя. Оценку удовлетворённости удобно иллюстрировать с помощью модели Кано, рис. 31. Воспользуемся его терминологией и выделим три различных характеристики категорий потребителей.

• Неудовлетворенность – оцениваемая характеристиками ожидания.

• Удовлетворенность, оцениваемая прямолинейными или одноразмерными характеристиками.

• Восхищенность, оцениваемая характеристиками взволнованности и восхищения.

Горизонтальная ось представляет собой действительное значение характеристики продукции, а вертикальная степень удовлетворённости. При разработке необходимо иметь в виду наличие этих категорий, и определять какую часть средств необходимо тратить на удовлетворение названных категорий. Рассмотрим более подробно указанные категории.

+

восхищенные

Значение характеристики

0 100%

удовлетворённые

неудовлетворенные

Рис. 31 Диаграмма Кано

Неудовлетворенность. Это такая характеристика, которая воспринимается потребителем как должное и вызывает неудовлетворенность при её отсутствии. Примерами такой характеристики является отсутствие инструкции по эксплуатации, царапины или щербины на поверхности или отсутствие дополнительных аксессуаров, характерных для подобной продукции. Потребитель считает, что ожидаемое качество не подтверждается. Задача производителя сократить число дефектов настолько, чтобы потребитель не попадал в состояние неудовлетворенности. Жалобы потребителей являются первичным источником информации о текущем состоянии продукции.

Удовлетворенность Эта характеристика относится к понятию требуемого качества, поскольку отвечает запросам потребителя. Причем превышение номинальных характеристик: емкости, скорости, среднего времени между отказами всегда воспринимается положительно, как и снижение продажной цены. Эти характеристики служат реперными точками при сравнении с продукцией конкурента.

Восхищенность. Это та группа характеристик, которая является приятной неожиданностью для потребителя. Отсутствие этих характеристик не удивит потребителя, так как он их и не ожидал. Эта группа характеристик относится к категории «неожидаемого качества». Поэтому при диалоге с потребителем эти характеристики не обсуждаются. Каждая такая характеристика уникальна и является техническим достижением, которое впоследствии в рекламной компании является аргументом против конкурента. Эта группа характеристик является ещё не выявленным запросом потребителя (держатель для жидкостей в автомобиле, кнопка запоминания в телефоне, графический интерфейс в ЭВМ и т.д.). Скрытые возможности во многом зависят от развития технологий и, в первую очередь, информационных.Восхищенность зачастую ведет к открытию новых сегментов рынка, давая преимущества перед конкурентом. Как только появляется нововведение, так сразу конкурент пытается повторить его на более высоком уровне, что придаёт динамизм в развитии составляющих качества и способствует дальнейшему прогрессу.

Из модели Кано следует два важных вывода:

- Первое, параметры удовлетворенности потребителей не эквивалентны не только потому, что некоторые параметры важны только для некоторых потребностей, но также и потому, что значимость этих параметров достигается разными путями.

- Второе, стратегия качества старой продукции, приводящая к нареканиям потребителей, становится недееспособной. Необходима новая стратегия, которая не следует за запросами потребителя, а опережает их.

Задачи менеджеров различного уровня. Задачи, решаемые на каждом уровне управления различны, Рассмотрим цели, стоящие перед различными категориями управленцев и преимущества, предоставляемые конкурентным инжинирингом качества. Общая идея такого рассмотрения представлена на рис.19.